美國加州一家名為QuantumScape的科技公司,在成立十五年后宣布攻克固態電池技術難題。其研發的無負極鋰金屬電池,外形如同銀色撲克牌,有望全面解決現有鋰離子電池的缺陷,實現更高能量密度、更快充電速度、更強動力輸出以及更安全運行狀態,理論上可大幅提升電動汽車性能。不過,該公司目前面臨的最大挑戰是證明該電池能夠實現規模化量產。
上周三,QuantumScape在圣何塞總部啟動電池試產,標志著其技術商業化邁出關鍵一步。公司首席執行官希瓦·西瓦拉姆在名為“鷹線(Eagle Line)”的投產發布活動上表示,這是公司的“基蒂霍克時刻”(萊特兄弟首次試飛)和“阿波羅計劃發射時刻”。
目前,QuantumScape的電池已通過自動化生產線實現量產,但具體產能未對外公布。這一進展使其技術從實驗室研究逐步走向可落地產品。多年來,全球眾多企業投入巨額資源研發固態電池,但尚未有企業實現大規模量產。
在固態電池領域,半固態電池車型已在中國上市,這類電池采用穩定性更強的凝膠替代傳統液態電解質;美國Factorial Energy等初創企業也計劃推出相關車型。然而,截至目前,尚未有企業將真正意義上的固態電池搭載到消費者可購買的量產車型中,這類電池在性能和安全方面具有顯著優勢。
QuantumScape首席技術官兼聯合創始人蒂姆·霍姆在接受采訪時坦言,要實現固態電池量產目標,公司仍需完成大量工作。根據企業規劃,其電池有望在本十年末率先應用于小批量高性能車型,未來還將拓展至家用機器人、固定式儲能系統等領域。霍姆表示:“電池正在各地投入使用,我們的長期愿景是讓QuantumScape在多個大型市場中具備核心競爭力。”
在“鷹線”生產線上,鎳基正極與陶瓷隔膜通過層壓工藝制成薄如紙片的“單體電池”,再經堆疊、封裝形成5安時電池,這是QuantumScape首款計劃商業化的產品。整個生產流程在潔凈室內的自動化設備中完成,設備持續發出低沉運轉聲。
霍姆介紹,短期內公司將重點監控生產線的產能、良品率、運行時長及電池質量。這條試產線的核心目標并非直接實現大規模量產,而是向客戶證明技術具備可量產性。QuantumScape計劃采用技術授權模式,而非自主生產制造,其目標是將技術專利授權給車企及其他企業,由合作方自主量產。
這條原型工廠生產線還能為QuantumScape及其潛在客戶提供更多電池樣本,用于測試、研發與技術驗證。公司首席商務拓展與營銷官阿西姆·侯賽因表示:“能逐步實現更高批量的電池生產至關重要。這條產線的核心目的之一是打造可復制的制造工藝,同時通過提供更多技術樣本深化客戶合作關系,這對技術授權企業至關重要。”
大眾汽車是QuantumScape的重要投資方。去年,兩家公司在德國慕尼黑IAA車展上聯合展示了一款搭載其電池的杜卡迪摩托車演示車。公司透露,目前還在與其他未公開名稱的大型車企合作。
霍姆表示,公司已制定“鷹線”性能提升目標,并計劃對工廠進行升級改造。即便實現自動化生產,也已是重大里程碑。他提及特斯拉2018年Model 3量產時的困境——當時車企過早引入過度自動化,最終不得不拆除機器人并增加人工操作。霍姆認為,QuantumScape如今敢于推進自動化,說明生產工藝已足夠成熟,這是技術落地的重要標志。
從長遠看,QuantumScape計劃與合作伙伴同步擴大產能,并制定了詳細的電池性能升級路線圖。霍姆認為,固態電池技術將遵循類似鋰離子電池的發展規律。他指出,1991年索尼首次推出消費級鋰離子電池時,其性能僅為當前產品的三分之一。
霍姆表示:“我們認為固態電池也將迎來技術進步的S型曲線,部分改進會循序漸進,另一部分則會通過新材料、新結構實現革命性突破。”這引發一個核心問題:在當前鋰離子電池性能優異、成本創歷史新低的情況下,固態電池的市場價值何在?
霍姆回應稱:“這意味著我們身處競爭激烈的市場,必須通過性能優勢實現差異化。”公司并非追求最低成本,但侯賽因補充稱,其產品在對應性能層面具備價格競爭力。QuantumScape電池采用與行業主流一致的正極材料(目前為高鎳體系,未來可兼容成本更低的磷酸鐵鋰),能夠依托行業整體進步實現降本。
關于固態電池的初期應用市場,霍姆明確表示,杜卡迪合作項目并不意味著會首選摩托車領域,技術初期更可能應用于“專業化、小批量、超高性能車型”。他以特斯拉為例:“就像特斯拉先推出高端、高定價的Roadster,再推出Model S,隨后是Model 3,我認為新型電池技術也會遵循類似路徑。”
霍姆透露,公司同樣瞄準大眾消費級汽車市場,但他認為固態電池不會完全壟斷市場,預計鋰離子電池與固態電池將長期共存,分別適配不同需求的應用場景。他解釋:“不會出現一種電池通吃所有市場的情況。比如固定式儲能領域更關注成本與壽命,對體積和重量要求不高;而移動應用場景則對體積和重量有極高要求。”
盡管過往諸多固態電池研發承諾未能兌現,但近期行業競爭明顯升溫。當被問及是否在意成為首個實現固態電池量產上市的企業時,霍姆表示:“我并不這么看待這件事。就像誰造出了第一部智能手機?不是蘋果。誰打造了第一個社交網絡?也不是Facebook。贏得電池市場的關鍵是年復一年地超越競爭對手,而非一次性搶占先機。我們追求快速推進有諸多原因,這有利于公司市值,也能讓全球用上更優質的電池,但我認為‘競賽’并非合適的定位。”











